Jak wyjaśniono w tekście „Kolejność reaktywności metali”, aby zaszła jakakolwiek reakcja, konieczne jest spełnienie pewnych warunków, takich jak kontakt z odczynnikami i posiadanie powinowactwo chemiczne między nimi, co oznacza, że muszą wchodzić w interakcje, aby umożliwić tworzenie się nowych substancji.
Kiedy poddajemy metale reakcji z kwasami, zdecydowana większość ma to powinowactwo chemiczne i reaguje. Jednak to samo nie dzieje się, gdy poddaje się reakcji z zasadami i wodą.
Pamiętając, że zgodnie z definicją Arrheniusa zasadą jest każda substancja, która w roztworze wodnym uwalnia hydroksyl OH jako pojedynczy anion-.
Jedynymi metalami, które reagują z zasadami są aluminium (Al), cynk (Zn), ołów (Pb) i cyna (Sn).
Uwaga poniżej reakcję między zasadą wodorotlenku sodu (NaOH) odpowiednio z glinem i cynkiem:
2 Al(y) + 2 NaOH(tutaj) + H2O → 2 NaAlO2(aq) + 3 godz2(g)
gaz wodorowy sól metalu nieszlachetnego
glinian sodu
Zn(y) + 2 NaOH(tutaj) → 2 cale2ZnO2(aq) + H2(g)
gaz wodorowy sól metalu nieszlachetnego
cynkan sodu
Należy zauważyć, że w obu przypadkach powstałe produkty były solą i gazowym wodorem. W związku z tym, gdy wspomniane metale reagują z mocną zasadą, produktami zawsze będą niezwykłe sole i gazowy wodór.
Metale reagujące z wodą to metale alkaliczne (pierwiastki z rodziny 1 lub IA - Li, Na, K, Rb, Cs i Fr), metale ziem alkalicznych (pierwiastki z rodziny 2 lub II A - Ca, Sr, Ba i Ra), magnez (Mg), żelazo (Fe) i cynk (Zn).
W szczególności metale alkaliczne są niezwykle reaktywne, zarówno z wodą, jak i tlenem w powietrzu. Dlatego zwykle przechowuje się je w zanurzeniu w nafcie.
Dzieje się tak, ponieważ mają dużą tendencję do utraty elektronów, utleniania się i działania jako silne środki redukujące.
W kontakcie z wodą wszystkie metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych tworzą jako produkty zasadę i wodór.
Na przykład reakcja między sodem a wodą wytwarza wodorotlenek sodu i wodór, jak pokazano w poniższym równaniu:
2 cale(y) + 2 godz2O(1)→2 NaOH(tutaj) + H2(g)
Kiedy wejdziemy sód w kontakt z wodą, nastąpi gwałtowna reakcja, która, jeśli włożymy wskaźnik kwasowo-zasadowy fenoloftaleiny, zobaczymy pojawienie się różowego koloru, świadczącego o obecności od podstawy. Co więcej, im większa ilość umieszczonego sodu, tym większa będzie wizualizowana reakcja, ponieważ uwolniony wodór spala się w kontakcie z tlenem obecnym w powietrzu.
Gwałtowna reakcja sodu na wodę pęka szklany pojemnik*
Ta reaktywność wzrasta wraz ze wzrostem okresów metali alkalicznych, to znaczy rośnie w tym kierunku:
Li < Na < K < Rb < Cs
Lit reaguje wolniej z wodą niż inne metale alkaliczne. Reakcja potasu (K) z wodą jest już wystarczająco silna, aby zapalić wodór (w ogniu), nawet przy niewielkich ilościach reagentów. W przypadku rubidu i cezu ta reakcja na małą skalę jest już niebezpiecznie wybuchowa, a ponieważ metale te są gęstsze od wody, reakcja zachodzi pod jej powierzchnią.
Teraz spójrz na przykład reakcji między wapniem, metalem ziem alkalicznych i wodą:
Tutaj(y) + 2 godz2O(1)→ Ca(OH)2(aq) + H2(g)
W przypadku innych metali (magnez, żelazo i cynk) reakcja zachodzi tylko pod wpływem ogrzewania, a produktami powstającymi w reakcji z wodą są tlenki i gazowy wodór:
mg(y) + H2O(v)→ MgO(y) + H2(g)
3 Fe(y) + 4 godz2O(v)→ Fe3O4(s) + 4 godz2(g)
Zn(y) + H2O(v)→ ZnO(y) + H2(g)
*Autor obrazu: Tavoromann
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reatividade-dos-metais-com-agua-bases.htm